KR20060086935A - 밸브 기구 리프트 조정 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

회전 구동 샤프트(11)는 크랭크 샤프트와 밸브 캠(13)에 연결된다. 밸브 캠(13)은 흡기 및 배기 밸브를 리프트시키고, 복수의 링크(16 내지 18)에 의해 연결된다. 링크(16, 18)를 통과하여 그들의 상대적인 회전을 허용하는 커넥터 핀(22)의 위치를 조정함으로써 흡기 및 배기 밸브의 리프트량이 조정된다. 커넥터 핀(22)의 조정은 소정의 조정 공구(41, 42)를 사용하여 단일 조정 방향(34)에서 수행되도록 구성된다.
크랭크 샤프트, 리프트 조정 장치, 회전 구동 샤프트, 흡기/배기 밸브, 커넥터 핀

Description

밸브 기구 리프트 조정 장치 및 방법{VALVE MECHANISM LIFT ADJUSTMENT DEVICE AND METHOD}
관련 출원
본 발명은 그 전체적인 내용이 본 명세서에 참조로써 결합되고, 2004년 11월 17일자로 출원된 일본 특허 출원 제2004-332623호를 35 U.S.C.§119 하에 우선권 주장한다.
본 발명은 내연 기관 밸브 기구의 2개의 링크를 연결하는 커넥터 핀의 위치를 조정함으로써 흡기 또는 배기 밸브 중 하나의 밸브 리프트량을 조정하는 기술에 관한 것이다.
일본 특허 공개 제2001-123809호는 차량 등의 내연 기관용 가변 밸브 기구의 일예로, 저속에서의 연료 경제성 및 고속에서의 출력을 향상시키기 위해 흡기 또는 배기 밸브 특성, 즉 밸브 리프트량 및 작동 각도를 연속적으로 수정할 수 있는 리프트 및 작동 각도 변경 기구를 개시하고 있다. 이 기구에서, 크랭크 샤프트에 연결된 회전 구동 샤프트는 복수의 링크에 의해 흡기 및 배기 밸브를 리프트시키는 밸브 캠인 요동 캠에 연결되고, 이들 링크 중 하나인 로커 아암의 위치를 변경시킴으로써 리프트 특성이 변경된다. 이런 종류의 가변 밸브 기구에서는, 다중 링크 연결점들 사이의 치수 정밀도로 인해 불가피하게 밸브 리프트량의 변화가 발생된다. 특히, 밸브 리프트량(작동 각도)이 예컨대 1 mm 이하의 극히 작은 리프트 영역 내에 있을 때, 실린더 사이의 밸브 리프트에 있어서의 작은 변화로 인해 공기 흡입량은 비교적 크게 변동하여 엔진 작동성 및 안정성이 방해받을 가능성이 있다. 따라서, 종래의 기구는 치수 및 경사도가 다른 복수의 링크들 중 선택 및 교체될 수 있는 특정 링크들로 구성된 가변 밸브 기구를 제공함으로써 흡기 및 배기 밸브의 밸브 리프트량을 조정할 수 있다.
그러나, 이런 방법에서는, 볼트 내에 정합/삽입되는 조정 공구의 부분의 위치 및 방향에 따라 때때로 작업이 극도로 어렵게 될 수 있다. 일반적으로, 밸브 기구 링크와 같이 많은 부품이 배치되는 실린더 헤드 내측 공간은 한정되어 있기 때문에, 예컨대 볼트 내에 정합/삽입되는 조정 공구의 부분이 실린더 헤드 내측에 배치된다면, 조정 공구는 실린더 헤드 내측의 주변 부품과 간섭없이 정합/삽입되어야 하고 이런 작업은 때때로 극도로 어렵거나 불가능할 수 있어서, 보다 나은 개선책이 요구된다.
본 발명은 이러한 문제를 고려한 것으로, 밸브 기구를 구성하는 2개의 링크를 연결하는 커넥터 핀의 위치를 조정함으로써 밸브 기구를 분해하지 않고 밸브 리프트량을 조정할 수 있고, 이런 종류의 리프트 조정의 효율 (자동화)에 있어서의 보다 나은 단순화/증가를 통해 조정 시간 단축 및 생산성 향상을 달성하는 것을 그 주 목적으로 한다.
도1은 본 발명이 적용된 밸브 기구의 일 실시예로서의 리프트/작동 각도 가변 기구를 도시한 정면도이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 핀 연결부를 도시한 분해 사시도이다.
도3은 도2에 도시된 핀 연결부의 평면도이다.
도4는 도2에 도시된 동일한 핀 연결부의 정면도이다.
도5는 도4의 A-A선에 따른 단면도이다.
도6은 엔진 장착 상태에 있는 핀 연결부에 대한 레이아웃을 도시한 개략도이다.
도7은 리프트/작동 각도 기구에 대한 밸브 리프트 조정 프로세스의 흐름을 도시한 흐름도이다.
도8은 본 발명의 제2 작동예에 따른 핀 연결부를 도시한 분해 사시도이다.
이하, 본 발명의 가장 바람직한 구성의 상세한 설명이 도면을 참조하여 설명된다.
가변 밸브 기구가 조립된 상태에서 밸브 리프트가 측정될 때 밸브 리프트량이 소정 범위 내에 있지 않으면, 가변 밸브 기구는 분해되어 링크가 교체되고 재조립되어야 하므로 조정 작업 공정수가 증가하고 작업 효율이 떨어진다. 또한, 링크 재조립동안 조립 에러가 발생하기 쉽기 때문에 조정 정밀도와 관련된 문제가 남게된다.
따라서, 링크의 교체없는 밸브 리프트 조정이 바람직하다. 일예로서, 가변 밸브 기구를 구성하는 2개의 링크에 연결된 회전 가능한 커넥터 핀의 위치를 변경시킴으로써 밸브 리프트가 조정되는 것을 고려할 수 있다. 예컨대, 전술한 커넥터 핀이 전술한 2개의 링크 중 하나에 이동 가능하게 정합되는 핀 안내 구멍을 형성함으로써, 커넥터 핀이 조정 가능한 볼트 쌍에 의해 개재 및 보유될 수 있다. 밸브 리프트량을 조정할 때는, 렌치와 같은 적절한 조정 공구를 사용하여 볼트를 조정함으로써 커넥터 핀 위치가 조정되고, 조정 후에 볼트를 죔으로써 밸브 리프트 조정은 밸브 기구를 분해하지 않고 달성될 수 있다.
본 발명은 흡기 또는 배기 밸브와 접촉하고 리프트시키는 밸브 캠 및 크랭크 샤프트에 연결된 회전 구동 샤프트를 구비하고 구동 샤프트와 밸브 캠을 연결하는 복수의 링크를 구비한 밸브 기구용 리프트 조정 장치와, 복수의 링크 중 2개에 삽입되어 2개의 링크의 상대적인 회전을 가능하게 연결된 커넥터 핀과, 커넥터 핀의 위치가 소정의 조정 공구를 사용하여 단일 방향으로 조정되어 흡기 및 배기 밸브의 리프트량을 조정할 수 있는 리프트 조정 수단을 포함한다.
본 발명은 이러한 방식으로 커넥터 핀의 위치를 조정하여 리프트 조정이 수행됨으로써, 전술한 종래 기술과 같이 링크를 교체하기 위해 밸브 기구를 분해하지 않고, 작업 효율 및 조정 정밀도를 향상시킬 수 있다. 그리고, 조정 공구에 의해 수행된 커넥터 핀 위치 조정이 단일 방향에서 될 수 있기 때문에, 설계 제한이 거의 없고, 그에 따라 실린더 헤드 내측에서 조정 공구와 부품 사이의 간섭에 대한 걱정없이 조정 작업이 쉽게 수행될 수 있다. 따라서, 조정 공구로서 제공된 너트 러너 등을 사용하여 리프트 조정 작업의 자동화가 달성될 수 있고, 예컨대 자동 조정을 통한 조정 정밀도 향상 뿐만 아니라 작업 시간의 단축을 통한 현저한 생산성 향상이 가능해진다.
이하, 본 발명에 대한 가장 양호한 구성의 상세한 설명이 도면을 참조하여 설명된다. 본 발명에 적용된 밸브 기구의 양호한 예로서, 도1은 흡기 밸브를 개폐함으로써 흡기 밸브 리프트량과 작동 각도 모두를 연속적으로 변경시킬 수 있는 리프트/작동 각도 변경 기구(10)를 도시한다.
리프트/작동 각도 변경 기구(10)는 캠이 흡기 밸브를 요동 및 리프트시킬 수 있도록 구동 샤프트(11)에 정합된 요동 캠(13)과 크랭크 샤프트에 연결된 회전 구동 샤프트(11)를 연결하는 복수의 링크로 구성된다. 즉, 리프트/작동 각도 변경 기구(10)는 구동 샤프트(11)에 편심 배치된 편심 구동부(12)와, 구동 샤프트(11)에 평행하게 실린더 열 방향으로 연장된 제어 샤프트(14)와, 제어 샤프트(14)에 편심 배치된 편심 제어 샤프트부(15)와, 요동할 수 있도록 편심 제어 샤프트부(15)에 정합된 로커 아암(16)과, 로커 아암(16)의 일단부와 편심 구동 샤프트부(12)를 연결하는 링형 제1 링크(17)와, 요동 캠(13)의 전방 단부와 로커 아암(16)의 타단부를 연결하는 제2 링크(18)를 구비한다. 제1 링크(17)는 편심 구동 샤프트부(12)의 원주에서 회전할 수 있도록 정합된다. 로커 아암(16)의 일단부와 제1 링크(17)의 전방 단부는 제1 커넥터 핀(21)에 의해 회전 가능하게 연결된다. 로커 아암(16)의 타단부와 제2 링크(18)의 일단부는 제2 커넥터 핀(22)에 의해 회전 가능하게 연결된다. 제2 링크(18)의 타단부와 요동 캠(13)의 전방 단부는 제3 커넥터 핀(23)에 의해 회전 가능하게 연결된다.
구동 샤프트(11)는 도면에 도시되지는 않았지만 체인 또는 풀리와 같은 전달 기구를 통해 크랭크 샤프트에 연결되고, 크랭크 샤프트와 연계되어 회전 가능하게 운동한다. 또한, 도6에 도시된 바와 같이, 구동 샤프트(11)는 실린더 열방향(도6의 지면에 대해 수직)으로 연장되고, 실린더 헤드(2) 상에 회전 가능하게 지지된다. 실린더 헤드(2)는 회전 가능한 구동 샤프트(11)를 개재 및 보유하는 헤드 하부(2A)와, 헤드 하부(2A)의 상부면에 고정되고 복수의 일체식 베어링 캡을 포함하는 사다리꼴 프레임형 헤드 상부(2B)로 구성된다. 또한, 구동 샤프트(11)와 제어 샤프트(14)는 복수의 실린더로 구성된 실린더 열에 제공되고, 실린더 열을 구성하는 모든 실린더에 의해 공유된다. 이와 관련해서, 실린더 열을 구성하는 실린더 각각에는 리프트/작동 각도 변경 기구(10)용 구성 부품(12, 13, 및 15 내지 23)이 마련된다.
다시 도1을 참조하면, 밸브 캠으로서 작용하는 요동 캠(13)은 실린더의 흡기 밸브(1) 각각의 밸브 리프터(1A) 상에 위치된다. 구동 샤프트(11)와 유사하게, 회전 가능한 제어 샤프트(14)는 실린더 헤드(2)에 의해 지지되고, 또한 그것의 회전 각도 위치는 작동 각도 액츄에이터(19)에 의해 변경 및 유지된다.
이 리프트/작동 각도 변경 기구(10)의 작동의 간략한 설명과 관련해서, 크랭크 샤프트에 연결된 구동 샤프트(11)가 회전할 때, 로커 아암(16)은 편심 구동 샤프트부(12)와 제1 링크(17)를 통해 요동하고, 이 로커 아암(16)의 요동 운동이 제2 링크(18)를 통해 요동 캠(13)에 전달되고, 요동 캠(13)이 요동한다. 요동 캠(13) 은 흡기 밸브(1) 상에 제공된 밸브 리프터(1A)와 접촉하고 이 밸브 리프터에 대해 가압함으로써, 흡기 밸브(1)가 개폐, 즉 밸브 스프링 반작용력에 대항하여 리프트된다.
또한, 작동 각도 액츄에이터(19)에 의해 제어 샤프트(14)의 회전 위치를 변경하는 것은 로커 아암(16)의 요동 지지점인 편심 제어 샤프트부(15)의 중심 위치를 변경시킨다. 이렇게 함으로써, 흡기 밸브(1)의 작동 각도의 중심 위상이 크랭크 각도(크랭크 샤프트 회전 위치)에 대해 거의 일정하게 유지되는 반면 요동 캠(13)에 대한 요동 범위는 변하고, 작동 각도 및 흡기 밸브(1)에 대한 밸브 리프트(최대 리프트)의 크기가 모두 연속적으로 [단계 없이] 매끄럽게 변한다. 이 리프트/작동 각도 변경 기구(10)의 제어 상태는 예컨대 제어 샤프트(14)의 회전 위치에 반응하는 각도 센서인 제어 샤프트 센서(리프트 센서)에 의해 검출된다.
이러한 리프트/작동 각도 변경 기구(10)는 흡기 밸브(1)의 작동 각도 및 밸브 리프트 모두의 연속적인 변화를 가능하게 하고, 또한 다음과 같은 특유의 작용 효과를 제공한다. 각 링크 요소의 연결 지점 대부분이 면접촉이기 때문에, 윤활이 용이하고 신뢰성 및 내구성이 우수하다. 복귀 스프링과 같은 편향 수단을 사용할 필요가 없기 때문에, 구조가 단순하고 신뢰성 및 내구성이 우수하다. 또한, 구동 샤프트(11)와 요동 캠(13)이 기존의 직접 작동 밸브 시스템 캠 샤프트 및 고정 캠과 거의 같은 위치에 배치될 수 있기 때문에, 이 기구(10)는 직접 작동 밸브 시스템을 갖는 내연 기관에 대해 설계를 대폭 변경하지 않고 쉽게 적용될 수 있다.
또한, 이런 리프트/작동 각도 변경 기구(10)를 사용함으로써, 1 mm 이하의 극도로 작은 리프트 범위 내에 밸브 리프트량을 사용함으로써 쓰로틀 밸브에 관계없이 흡입 공기량이 폭넓게 조정될 수 있고, 예컨대 소위 쓰로틀 손실이 현저하게 감소되거나 제거될 수 있다. 그러나, 이런 극도로 작은 리프트 범위에서는, 실린더 사이에 밸브 리프트의 작은 변화량이 흡입 공기량에 있어서의 상대적으로 큰 변화를 야기하기 때문에, 실린더 사이에 밸브 리프트량의 변화를 효과적으로 감소시키거나 제거하도록 소정의 치수 공차 내에서 밸브 리프트량을 정밀하게 조정하는 것이 매우 중요하다.
리프트/작동 각도 변경 기구(10)를 구성하는 2개의 링크인 로커 아암(16)과 제2 링크(18)를 연결하는 제2 커넥터 핀(22)의 위치를 조정함으로써 본 작동예에서 밸브 리프트량이 조정된다.
도2 내지 도5는 본 발명의 제1 작동예에 따른 제2 링크(18) 및 로커 아암(16)의 핀 연결부를 도시한다. 로커 아암(16)은 편심 제어 샤프트부(15)에 회전 가능하게 정합된 주 베어링부(31)와, 제1 핀(21)이 정합하는 제1 핀 정합부(32)와, 제2 핀(22)이 정합하는 제2 핀 정합부(33)로 구성되고, 이들(31 내지 33)은 적절한 금속 물질에 의해 하나의 일체형 단편으로 형성된다. 2개의 핀 정합부(32, 33)가 주 베어링부(31)의 외주연에 부수적으로 형성되고, 또한 간섭을 피하기 위해 주 베어링부(31)의 축방향으로 상호 오프셋된다.
제2 핀 정합부(33)에는 제2 커넥터 핀(22)의 방사상 방향으로 소정 조정 방향(34)을 따라 제1 커넥터 핀(22)이 이동 가능하게 정합되는 핀 안내 구멍(35)이 형성된다. 즉, 핀 안내 구멍(35)은 조정 방향(34)으로 긴 슬롯을 형성하도록 커넥 터 핀(22)의 축방향으로 관통 형성된다.
커넥터 핀(22)의 위치는 조정 방향(34)으로 커넥터 핀(22)을 개재 보유하는 제1 홀더(36) 및 제2 홀더(37)의 홀더 쌍에 의해 조정 방향(34)으로 변경 및 유지된다. 홀더(36, 37)가 각각 정합하는 홀더 정합 구멍(38, 39)이 핀 정합부(33)에 형성된다. 각각의 홀더 정합 구멍(38, 39)이 조정 방향(34)을 따라 형성되고, 또한 일단부는 핀 안내 구멍(35)에 개방된다. 나사결합하는 홀더 정합 구멍(38)의 내부면과 홀더(36, 37)의 외부면 상에는 서로 나사부가 형성된다. 이하 설명된 바와 같이, 볼트형 홀더(36, 37)는 조정 공구로 사용되는 소켓 렌치(41) 및 육각 렌치(42)에 의해 회전되고, 커넥터 핀(22)의 위치는 나사부를 통해 홀더(36, 37)를 느슨하게 하거나 조임으로써 조정된다.
제1 홀더(36) 상에는 핀 안내 구멍(35)의 대향측의 에지에, 제1 홀더(36)를 회전시키는 제1 조정 공구로 사용되는 소켓 렌치(41)와 정합하는 제1 공구 정합부로서 볼트 헤드(43)가 형성된다. 볼트 헤드(43)는 도시된 육각형과 같은 다각형 형상을 갖는다. 제2 홀더(36) 상에는 제2 홀더(37)를 회전시키는 제2 조정 공구로 사용되는 육각 렌치(42)와 정합하는 제2 공구 정합부로서 공구 정합 구멍(44)이 형성된다. 이 공구 정합 구멍(44)은 육각 렌치(42)와 정합하며 일단부가 핀 정합 구멍(35)의 단부로 개방되면서 조정 방향으로 연장된 육각형 단면을 갖는 긴 구멍이다. 또한, 육각 렌치의 삽입을 가능하게 하는 공구 삽입 구멍(45, 46)이 제1 홀더(35)와 커넥터 핀(22) 내에 관통 형성된다. 이 공구 삽입 구멍(45, 46)은 육각 렌치(42) 및 공구 정합 구멍(44)보다 큰 직경으로 설정된다.
홀더(36, 37)의 편평한 단부면과 접촉하도록 된 시트면(47)이 커넥터 핀(22)의 주연부 상에 형성되어, 이 공구 삽입 구멍(45, 46)은 조정 방향(34)으로, 즉, 핀 정합부(33)에 대해 커넥터 핀의 회전 위치를 위치 결정하도록 동일 축선 상에 배열되고, 추가로, 커넥터 핀(22)의 회전 위치를 확인 및 조정하기 위해 위치 결정 슬롯(48)이 커넥터 핀(22)의 주연부 상에 형성된다. 도면 부호 49는 주 베어링부(31)의 베어링면에 윤활 오일을 공급하기 위한 오일 구멍이다.
제2 링크(18) 내에서, 2갈래부(18B)에는 커넥터 핀(22)에 회전 가능하게 정합되는 핀 구멍(18A)이 형성되고, 핀 정합부(33)는 2갈래부(18B) 사이에 배치되고, 핀 안내 구멍(35)과 핀 구멍(18A) 내에 커넥터 핀(22)을 삽입함으로써 제2 링크(18)와 로커 아암(16)이 회전 가능하게 연결된다
커넥터 핀(22)은 조립시 홀더(36, 37)에 의해 핀 정합부(33)에 견고하게 고정 보유되기 때문에, 이하 설명되는 도8에 도시된 제2 실시예에 설명된 바와 같이, 제2 링크(18)의 축방향보다 돌출된 보유 헤드 및 플랜지가 커넥터 핀(22)의 양단부에 마련되지 않아서 커넥터 핀(22)의 양 단부는 제2 링크(18)의 측면과 거의 동일면에 배치됨으로써 무게 및 크기를 감소시킨다.
도7은 밸브 기구(10)에 대한 밸브 리프트 조정 과정을 도시한 흐름도이다. 단계(1)에서는("단계"는 도면에서 "S"로 약어 표시됨), 실린더 열을 구성하는 복수의 실린더의 밸브 리프트량이 측정된다. 특히, 밸브 기구(10)의 각 구성 부품이 조립된 상태에서 각 실린더의 밸브 리프트량이 측정된다.
다음으로 단계(2)에서는, 제어 샤프트(14)가 소정의 최소 리프트 위치로 설 정되고, 실린더 열을 구성하는 모든 실린더가 실질적으로 리프트하지 않는 소정의 회전 위치에 구동 샤프트(11)가 설정된다. 또한, 최대 밸브 리프트량이 최소 리프트 위치에서 실질적으로 0("제로")인 때에, 모든 실린더의 밸브 리프트량은 구동 샤프트의 회전 위치와 무관하게 0일 것이다. 단계(3)에서는, 제1 홀더(36)가 소켓 렌치(41)에 의해 느슨하게 풀린다. 단계(4)에서는, 단계(1)로부터의 측정 결과에 근거하여, 제2 홀더(37)가 육각 렌치(42)에 의해 회전되고, 커넥터 핀(22)의 위치가 조정되고, 밸브 리프트량이 조정된다. 단계(5)에서는, 제1 홀더(36)가 소켓 렌치(41)에 의해 조여지고, 커넥터 핀(22)의 위치가 조정후 위치에 고정 유지된다. 다음으로, 단계(6)에서는, 조정이 정확하게 완료된 것을 확인하기 위해 밸브 리프트량이 다시 측정된다. 조정이 불만족스러우면, 전술한 조정 작업이 반복된다. 조정이 정확하다고 확인되면 일련의 조정 작업이 완료된다. 이런 형태의 일련의 조정 작업은 소켓 렌치(41) 및 육각 렌치(42)를 동축 상에 제공하는 너트 러너 등에 의해 자동화되어, 단시간에 조정 작업이 정확하고 효율성 있게 수행될 수 있다.
본 작동예에서는, 조정 공구(41, 42)를 사용한 커넥터 핀(22)의 위치 조정이 동일한 단일 방향 또는 조정 방향(34)으로 수행되었다. 특히, 소켓 렌치(41)가 제1 홀더(36)의 헤드부(43)와 정합하는 방향과 육각 렌치(42)가 공구 삽입 구멍(45)의 개구(45A)에 삽입되는 방향은 조정 방향(34)을 따라 동일 축선 상에 설정된다.
도8은 본 발명의 제2 작동예에 따른 조정 장치를 도시하고 있다. 제2 작동예는 커넥터 핀(22)을 회전 가능하게 지지하는 베어링(60)이 제공된다는 점에서 제1 작동예와 크게 다르다. 제1 작동예와 공통된 구성은 동일한 도면 부호를 갖고, 따라서 중복되는 설명은 생략한다. 베어링(60)은 반부 구조를 갖고, 각각의 반부(61, 62)는 커넥터 핀(22)과 홀더(36, 37) 사이에 배치되며, 커넥터 핀(22)을 회전 가능하게 지지하며, 핀 안내 구멍(35) 내에서 조정 방향(34)으로 커넥터 핀(22)과 이동가능하게 정합한다. 각각의 반부(61, 62) 내에는, 공구 삽입 구멍(45, 46)과 유사하게 육각 렌치(42)가 삽입되는 공구 삽입 구멍(61A, 61B)이 관통 형성된다. 또한, 커넥터 핀(22)이 분리되는 것을 방지하기 위해 직경이 큰 헤드부(22A)가 커넥터 핀(22)의 일단부 상에 형성되고, 타단부(22B) 상에서 직경이 큰 플랜지(도면에 도시되지 않음)가 정합된다. 와셔형 판스프링(64)이 축방향으로 제2 링크의 측부와 베어링(46)의 양 단부 사이에 삽입된다.
본 발명과 관련된 작동예의 특징적인 구성 및 효과가 이하에 열거된다.
본 발명은 복수의 링크(16 내지 18)를 통해 크랭크 샤프트에 연결된 회전 구동 샤프트(11)와 흡기/배기 밸브에 접촉하여 리프트시키는 밸브 캠(13)에 연결된 밸브 기구(10)를 포함한다. 또한, 이 밸브 기구(10)를 구성하는 복수의 링크(16 내지 18) 중 2개 내에 삽입되어 이들의 상대 회전을 가능하게 하는 커넥터 핀(22)과, 흡기 및 배기 밸브 리프트량을 조정하기 위해 커넥터 핀(22)의 위치가 소정의 조정 공구(41, 42)를 사용하여 단일 방향(조정 방향, 34)에서 조정될 수 있는 리프트 조정 수단을 포함한다.
이런 방식으로 커넥터 핀의 위치를 조정함으로써 수행된 리프트 조정 작업은 리프트를 조정하기 위해 전술한 종래 기술에서와 같이 밸브 기구를 분해할 필요가 없기 때문에, 작업 공정수 및 시간이 대폭 감축되고 조정 정밀도도 우수하다. 또 한, 조정 공구(41, 42)를 사용하여 커넥터 핀(22)의 위치를 조정하는 것은 단일 조정 방향(34)에서 달성될 수 있다. 즉, 조정 공구(41, 42) 모두의 정합 및 삽입 방향이 동일한 조정 방향(34)으로 설정된다. 따라서, 이하 설명된 바와 같이, 주변 부품과의 간섭없이 조정 방향(34)으로 용이하게 삽입 및 정합될 수 있는 조정 공구(41, 42)를 제공함으로써, 조정 공구로 사용되는 소켓 렌치(41) 및 육각 렌치(42)와 동일 축상에 설정된 너트 러너를 통해 전술한 일련의 조정 작업이 자동화될 수 있고, 자동화 조정을 통해 조정 정밀도가 향상되고, 또한 작업 공정수 및 시간이 대폭 단축되고 작업 효율 및 생산성이 현저하게 향상될 수 있다.
조정 공구에 근거한 조정 방향, 즉 삽입 및 정합 방향이 다르다고 가정하면, 모든 조정 공구의 삽입 및 정합이 주변 부품과의 간섭없이 쉽게 되도록 모든 조정 방향을 설정하는 것이 극히 어렵게 되고, 본 작동예에 도시된 것과 같은 자동화 조정 작업이 매우 어렵게 된다.
일반적으로 구동 기구 내에는, 실린더 헤드(2) 상에 회전 가능하게 지지되는 구동 샤프트(11)가 복수의 실린더로 구성된 실린더 열에 마련되고, 밸브 기구(10)는 실린더 열을 구성하는 복수의 실린더 각각에 대해 마련된다. 따라서, 구동 샤프트(11)의 회전 위치에 따라, 조정 방향(34)의 위치 및 배향이 실린더 열을 구성하는 복수의 실린더에서 변할 것이다.
도6은 실린더 열을 구성하는 4개의 실린더 각각에 제공된 각각의 구동 기구 부근의 커넥터 핀(22) 모두를 도시한 개략도로, 구동 샤프트(11)는 도7의 단계(2)에 도시된 바와 같이 소정의 회전 위치, 즉 도7의 단계(3) 내지 단계(5)에 도시된 바와 같이 커넥터 핀(22)의 위치 조정을 수행하기 위한 상태로 설정되어 있다. 동일 도면에 도시된 바와 같이, 조정 공구(41, 42)가 실린더 열을 구성하는 모든 실린더에 대해 정합 및 삽입되는 부분, 특히 소켓 렌치(41)가 정합되는 볼트 헤드부(43)와 육각 렌치(42)가 삽입되는 공구 삽입 구멍(45)의 개구(45A)는 엔진 내에서 실린더 헤드(2)의 [헤드 상부(2B)] 상부면(2C)보다 더 높게 (도6의 위쪽) 위치 설정된다. 즉, 전 작업에 있어 공구 정합/삽입부(43, 45A)가 실린더 헤드(2)의 상부면(2C) 아래에 위치하지 않도록 구성된다.
밸브 기구(10)를 구성하는 링크와 같이 실린더 헤드(2) 내부의 다수의 부품들이 실린더 헤드(2)의 상부면(2C) 아래에 위치되고, 공간이 제한되기 때문에, 조정 공구가 정합되고 삽입되는 부분(43, 45A)이 실린더 헤드(2)의 상부면(2C) 아래에 실린더 헤드 내부로 침입한다고 가정하면, 이 부분 내에 조정 공구를 정합 및 삽입하기 위한 작업은 어렵게 되고 자동 리프트 조정은 더 이상 불가능하게 된다. 이로 인해, 작동예에서는 조정 공구가 정합 및 삽입되는 부분(43, 45A)이 비교적 더 많은 여유가 있는 실린더 헤드(2)의 상부면(2C) 상에 위치되기 때문에, 밸브 기구(10)가 내연 기관 내에 조립된 엔진 장착 상태에서 자동 리프트 조정이 신뢰성 있게 달성될 수 있다.
즉, 공구(41, 42)의 삽입 방향인 단일 조정 방향(34)은 방향이 기본적으로 실린더 열을 구성하는 모든 실린더에서 상부 엔진으로부터 하부 엔진까지 배향되도록 하는 범위 내에 있다. 따라서, 조정 공구(41, 42)는 여유가 더 많은 실린더 헤드 위쪽으로부터 삽입 및 정합될 수 있기 때문에 주변 부품들과의 간섭없이 자동 리프트 조정이 신뢰성 있게 달성될 수 있다.
조정 공구를 사용하여 단일 방향에서 조정하는 특정예로서, 커넥터 핀(22)이 2개의 링크중 하나 상에 핀 정합부(33)에서 방사상 방향을 따라 소정의 조정 방향(34)으로 이동가능하게 정합되는 핀 안내 구멍(35)이 형성되고, 커넥터 핀(22)의 위치는 조정 방향(34)으로 커넥터 핀(22)을 개재 및 보유하는 제1 홀더(36) 및 제2 홀더(37)의 홀더 쌍을 조정함으로써 조정된다. 또한, 구조는 제1 및 제2 홀더(36, 37)의 위치 조정이 단일 방향 또는 조정 방향(34)에서 수행되도록 된다.
특히, 핀 정합부(33)에서 조정 방향을 따라 연장되고 일단부가 핀 정합 구멍(35)에 개방되고 제1 및 제2 홀더(36, 37)가 나사결합하는 제1 및 제2 홀더 정합 구멍(38, 39)이 형성되고, 제1 공구 정합부(43)가 제1 홀더(36)의 일단부에 형성되어 소켓 렌치와 같은 제1 조정 공구(41)가 제1 홀더(36)와 정합 및 회전하고, 제2 공구 정합부(44)가 제2 홀더(37)의 일단부에 형성되어 육각 렌치와 같은 제2 조정 공구(42)가 제2 홀더(37)와 정합 및 회전하고, 제2 조정 공구(42)가 제1 홀더(36)와 커넥터 핀(22)을 통해 삽입되는 것을 허용하도록 공구 삽입 구멍(45, 46)이 관통 형성된다.
이들 (4), (5)의 구성에 따르면, 커넥터 핀의 위치는 2개의 홀더(볼트, 36, 37)를 사용하는 비교적 단순한 구조에 의해 조정되어, 크기 및 무게의 감축, 더 높은 신뢰성 및 더 용이한 조립 작업을 허용한다.
바람직하게는, 도8에 도시된 제2 작동예에서와 같이, 커넥터 핀(22)을 회전 가능하게 지지하고 동시에 핀 안내 구멍(35)과 정합하는 베어링(60)이 커넥터 핀 (22)과 홀더(45, 46) 사이에 제공되며, 베어링(60)은 커넥터 핀(22)과 함께 조정 방향(34)으로 이동 가능하다. 이 경우에, 커넥터 핀(22)은 베어링(60)에 의해 축방향으로 회전되면서 조정 방향으로 이동될 수 있기 때문에, 커넥터 핀(22)의 핀 연결부는 향상된 내마모성 및 신뢰성을 허용하는 소위 완전 플로팅(full-floating) 연결 구조를 가질 수 있다.
변경 기구의 전형적인 예는 흡기 및 배기 밸브의 작동 각도 및 밸브 리프트를 연속적으로 변경할 수 있는 리프트/작동 각도 변경 기구(10)이다. 이 리프트/작동 각도 변경 기구(10)는 구동 샤프트(11)에 편심 배치된 편심 구동 샤프트부(12)와, 제어 샤프트(14)와, 제어 샤프트(14)에 편심 배치된 편심 제어 샤프트부(15)와, 편심 제어 샤프트부(15)에 의해 회전 가능하게 지지된 로커 아암(16)과, 편심 구동 샤프트부와 로커 아암의 일단부를 연결하는 제1 링크(17)와, 밸브 캠(13)과 로커 아암(16)의 타단부를 연결하는 제2 링크(18)와, 흡기 및 배기 밸브의 리프트 특성을 조정하도록 제어 샤프트(14)의 회전 위치를 변경 및 유지하는 액츄에이터(19)를 구비한다. 본 발명은 예컨대 제2 링크(18)와 로커 아암(16)에 회전 가능하게 연결된 커넥터 핀(22)에 적용된다.
이런 종류의 리프트/작동 각도 변경 기구(10)를 사용함으로써, 흡기 및 배기 밸브의 밸브 리프트 및 작동 각도가 연속적으로 조정될 수 있고 쓰로틀 손실이 현저하게 감소되거나 제거될 수 있기 때문에, 쓰로틀 밸브에 의존하지 않고 흡입 공기량이 조정될 수 있다. 한편, 특히 밸브 리프트량이 극히 작은 리프트 범위내에 있을 때에는, 실린더 사이의 리프트량에 있어서의 약간의 변화가 흡입 공기량의 상 대적으로 큰 변화를 야기시키는 경향이 있다. 따라서, 전술한 바와 같이 리프트량을 소정의 치수 공차 내에 조정하는 것이 매우 중요하다.
본 발명에 따른 리프트 조정 방법은 밸브 기구가 조립된 상태로 밸브 리프트량이 측정되는 단계(1)과, 밸브 리프트 측정 결과에 근거하여 구동 샤프트(11)가 소정의 회전 위치로 설정되고 소정의 조정 공구를 사용하여 단일 방향에서 커넥터 핀 위치를 조정함으로써 흡기 및 배기 밸브 리프트량이 조정되는 단계(2) 내지 단계(4)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 특정 작동예에 근거하여 설명되었지만, 작동예들에 제한되지 않고 그 취지의 범주를 벗어나지 않는 다양한 수정예 및 변경예를 포함한다. 예컨대, 전술한 작동예는 흡입 공기 밸브측의 밸브 기구에 적용되지만, 본 발명은 또한 배기 밸브측의 밸브 기구에도 적용될 수 있다. 또한, 작동예에는 본 발명을 직렬 4 실린더 내연 기관에 적용하지만, 본 발명은 또한 직렬 또는 V형 6 실린더 및 8 실린더 등과 같은 다른 형태의 다중 실린더 내연 기관에도 적용될 수 있다.
결론
본 명세서에는 특정 실시예가 도시되고 설명되었지만, 동일 목적을 달성하도록 된 임의의 장치가 도시된 특정 실시예를 대신할 수 있다는 것은 당업자들에게 명백하다. 본 출원은 본 발명의 임의의 개조 또는 변경을 포함한다. 따라서, 본 발명은 청구항 및 그 등가물에 의해서만 한정된다는 것은 명백하다.

Claims (19)

  1. 크랭크 샤프트에 연결된 회전 구동 샤프트 및 흡기/배기 밸브에 접촉하여 리프트시키는 밸브 캠에 복수의 링크에 의해 연결된 밸브 기구용 리프트 조정 장치이며,
    상기 복수의 링크 중 2개에 삽입되어, 2개의 링크를 연결하고 상대적인 회전을 허용하는 커넥터 핀과,
    소정의 조정 공구를 사용하여 단일 방향에서 상기 커넥터 핀 위치가 조정되도록 하는 리프트 조정 수단을 포함하는 밸브 기구용 리프트 조정 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 구동 샤프트는 실린더 헤드 상에 회전 가능하게 지지되고 복수의 실린더로 구성된 각각의 실린더 열에 마련되며, 상기 밸브 기구는 적어도 구동 샤프트가 소정의 회전 위치에 있을 때는 조정 공구가 링크에 정합되고 삽입되는 부분이 실린더 열을 구성하는 모든 실린더에 대해 실린더 헤드의 상부면보다 더 높은 위치에 있도록 실린더 열을 구성하는 복수의 실린더 각각에 대해 제공되는 밸브 기구용 리프트 조정 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 구동 샤프트는 복수의 실린더로 구성된 실린더 열에 제동되고 상기 밸브 기구는 실린더 열을 구성하는 복수의 실린더 각각에 제공되며, 적어도 구동 샤프트가 소정의 회전 위치에 있을 때는 실린더 열을 구성하는 모든 실린더에 대해 엔진 상부에서부터 엔진 하부까지 방향이 지향되도록 상기 단일 방향이 설정되는 밸브 기구용 리프트 조정 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    소정의 조정 방향으로 방사상으로 이동 가능한 커넥터 핀이 2개의 링크 중 하나 상에 핀 정합부에서 정합하는 핀 안내 구멍을 더 포함하고,
    상기 리프트 조정 수단에는 조정 방향으로 커넥터 핀을 개재하여 보유하는 제1 홀더 및 제2 홀더의 홀더 쌍이 마련되고, 제1 홀더 및 제2 홀더를 조정함으로써 커넥터 핀의 위치가 조정되며, 제1 홀더 및 제2 홀더의 위치 조정은 단일 방향에서 수행되는 밸브 기구용 리프트 조정 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    핀 정합부에서 조정 방향을 따라 연장되고, 단부가 핀 안내 구멍으로 개방되며, 제1 및 제2 홀더가 나사 결합되는 제1 및 제2 홀더 정합 구멍과,
    제1 조정 공구가 정합되어 제1 홀더를 회전시키도록 제1 홀더의 일단부에 형성된 제1 공구 정합부와,
    제2 정합 공구가 정합되어 제2 홀더를 회전시키도록 제2 홀더의 일단부에 형성되고, 제2 조정 공구가 제1 홀더 및 커넥터 핀을 통해 삽입되는 것을 허용하도록 공구 삽입 구멍이 관통 형성된 제2 공구 정합부를 더 포함하는 밸브 기구용 리프트 조정 장치.
  6. 제5항에 있어서, 홀더와 커넥터 핀 사이에 배치되고, 커넥터 핀을 회전 가능하게 지지하면서, 동시에 핀 안내 구멍과 정합하고 커넥터 핀과 함께 조정 방향으로 이동 가능한 베어링을 더 포함하는 밸브 기구용 리프트 조정 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 구동 샤프트에 편심 배치된 편심 구동 샤프트부와, 제어 샤프트와, 제어 샤프트에 편심 배치된 편심 제어 샤프트부와, 편심 제어 샤프트부에 회전 가능하게 지지된 로커 아암과, 로커 아암의 일단부와 편심 구동 샤프트부를 연결하는 제1 링크와, 로커 아암의 타단부와 밸브 캠을 연결하는 제2 링크와, 흡기 및 배기 밸브의 밸브 리프트 특성을 조정하도록 제어 샤프트의 회전 위치를 변경 및 유지하는 액츄에이터를 더 포함하고,
    커넥터 핀은 로커 아암과 제2 링크에 회전 가능하게 연결되는 밸브 기구용 리프트 조정 장치.
  8. 복수의 링크가 흡기/배기 밸브와 접촉하여 리프트시키는 밸브 캠과 크랭크 샤프트에 연결된 회전 구동 샤프트를 연결하고, 커넥터 핀이 복수의 링크 중 2개에 삽입되어 서로 연결시키고 상대적인 회전을 가능하게 하는 밸브 기구용 리프트 조정 방법이며,
    밸브 기구가 조립된 상태에 있을 때 밸브 리프트량을 측정하는 단계와,
    밸브 리프트 측정 결과에 근거하여 구동 샤프트가 소정의 회전 위치에 설정된 때에 소정의 조정 공구를 사용하여 단일 방향에서 커넥터 핀의 위치를 조정함으로써 흡기 및 배기 밸브 리프트량을 조정하는 단계를 포함하는 방법.
  9. 크랭크 샤프트에 연결된 회전 구동 샤프트 및 흡기/배기 밸브와 접촉하여 운동시키는 밸브 캠에 복수의 링크에 의해 연결된 밸브 기구용 리프트 조정 장치이며,
    커넥터 핀과, 나사식 제1 홀더와, 나사식 제2 홀더를 포함하고,
    상기 커넥터 핀은 복수의 링크 중 제1 및 제2 링크 내에 삽입되어 2개의 링크를 연결시키고 상대적인 회전을 허용하고, 개구를 구비하며,
    상기 나사식 제1 홀더는 커넥터 핀의 바로 근처 아래에 제1 링크의 제1 나사식 구멍 내에 삽입될 수 있고, 조정 공구를 수용하도록 된 개구를 갖고, 제1 홀더가 제1 나사식 구멍 내에 나사 결합될 때 제1 홀더의 개구가 커넥터 핀 개구와 정렬하고,
    상기 제2 나사식 홀더는 제2 홀더의 길이 방향으로 연장된 개구를 포함하고, 제2 홀더의 개구가 제1 홀더의 개구 및 커넥터 핀 개구와 정렬하여 제2 홀더를 통해 조정 공구가 삽입되는 것을 허용하도록, 제2 홀더가 커넥터 핀 위에 인접한 제1 링크의 제2 나사식 구멍 내로 삽입될 수 있는 밸브 기구용 리프트 조정 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 조정 공구는 제1 나사식 구멍 내에서 제1 홀더를 회전 시켜 제1 링크 내의 커넥터 핀 위치를 조정함으로써 제1 링크에 대한 제2 링크의 위치를 변경시키도록 된 밸브 기구용 리프트 조정 장치.
  11. 제9항에 있어서, 상기 커넥터 핀은 제2 링크 내에서는 제1 방향으로 이동 불가능하지만 제1 링크 내에서는 제1 방향으로 이동 가능한 밸브 기구용 리프트 조정 장치.
  12. 제9항에 있어서, 상기 제2 홀더는 리프트 조정이 된 후에 커넥터 핀에 접촉하도록 제2 나사식 구멍 내에 나사 결합되도록 된 밸브 기구용 리프트 조정 장치.
  13. 제9항에 있어서, 상기 커넥터 핀은 제1 홀더와 접촉하는 제1 시트면과 제2 홀더와 접촉하는 제2 시트면을 더 포함하는 밸브 기구용 리프트 조정 장치.
  14. 제9항에 있어서, 상기 제1 링크는 제어 샤프트부가 회전 가능하게 정합될 수 있는 베어링부를 더 포함하는 밸브 기구용 리프트 조정 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 베어링부는 베어링면에 대한 주유를 허용하는 오일 구멍을 더 포함하는 밸브 기구용 리프트 조정 장치.
  16. 제9항에 있어서, 상기 나사식 제2 홀더는 렌치에 의해 회전되도록 된 볼트 헤드를 더 포함하는 밸브 기구용 리프트 조정 장치.
  17. 제9항에 있어서, 상기 제1 홀더는 제1 링크 내에 추가로 나사 결합되도록 구성되어, 조정 공구에 반응하여 제1 링크 내에서 제1 방향으로 커넥터 핀을 이동시키는 밸브 기구용 리프트 조정 장치.
  18. 크랭크 샤프트에 연결된 회전 구동 샤프트 및 흡기/배기 밸브와 접촉하여 리프트시키는 밸브 캠에 복수의 링크에 의해 연결된 밸브 기구용 리프트 조정 장치이며,
    커넥터 핀과 조정 장치를 포함하고,
    상기 커넥터 핀은 복수의 링크 중 제1 링크와 제2 링크 내에 삽입되어 제1 및 제2 링크를 결합시키고 상대적인 회전을 허용하도록 되며,
    상기 조정 장치는 제1 링크 내에 삽입되어 커넥터 핀과 접촉하여, 조정 공구 및 조정 장치에 반응하여 커넥터 핀 위치가 단일 방향에서 조정될 수 있는 밸브 기구용 리프트 조정 장치.
  19. 흡기/배기 밸브와 접촉하여 리프트시키는 밸브 캠과 크랭크 샤프트에 연결된 회전 구동 샤프트를 복수의 링크가 연결하고, 커넥터 핀이 복수의 링크 중 2개에 삽입되어 2개의 링크를 연결시키고 상대적인 회전을 허용하는 밸브 리프트 기구 조정 방법이며,
    밸브 리프트량을 측정하는 단계와,
    리프트 측정량에 반응하여 커넥터 핀이 단일 방향을 따라 소정의 거리만큼 이동하도록 제1 홀더를 단일 방향으로 조정하는 단계와,
    커넥터 핀이 단일 방향으로 이동 불가능하도록 커넥터 핀 상에 제2 홀더를 조정하는 단계를 포함하는 방법.
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